Процессы, происходящие в экосистемах, масштабы антропогенного воздействия на природу

Человек всегда оказывал воздействие на природу, изменяя ее. Это естественный процесс, так как любой организм может существовать и развиваться только за счет использования материально-энергетических возможностей окружающей его среды. Причем это воздействие уже не один раз приводило к экологической напряженности и даже кризисам, но не было настолько глобальным, чтобы грозить экологической катастрофой. В XX в. произошел количественный скачок в масштабах этого воздействия, приведший к качественным изменениям во взаимоотношениях человека и биосферы. Человек превратился в решающую силу, воздействующую на все природные процессы, на все экологические компоненты биосферы даже в тех случаях, когда эта деятельность прямо не направлена на них. Многие виды вымирают или находятся в угнетенном состоянии из-за того, что деятельность человека слишком быстро изменила те условия среды, к которым эти виды были генетически приспособлены. Ранее уже было упомянуто, какую опасность этот процесс представляет для биосферы.

Из всех экологических факторов все большее значение начинает приобретать антропогенный фактор, т. е. влияние человеческой деятельности, которое распространяется на все важнейшие компоненты биосферы: атмосферу" водные ресурсы, почву, недра, растительный и животный мир.

Вместе с тем следует отметить, что около 65% территории РФ почти не затронуто хозяйственной деятельностью, экосистемы полностью сохраняют биологическую продуктивность и биологическое разнообразие. На долю Российской Федерации приходится свыше 1/5 части суши с ненарушенными экосистемами, образующими крупнейшую в мире зону стабилизации глобальной окружающей среды, представляя собой уникальный экологический ресурс для восстановления биосферы Земли.

Атмосфера. Каждый год в мире сотни миллионов тонн загрязняющих веществ выбрасываются в воздух предприятиями и транспортом. Ежегодные выбросы только от стационарных источников загрязнения и автотранспорта составляют в России более 30 млн т веществ в год. В 40 субъектах РФ более 54% городского населения находится под воздействием высокого и очень высокого загрязнения атмосферного воздуха. От значительной части этих веществ атмосфера освобождается, так как под действием силы тяжести или с осадками они поступают в почву или воду, загрязняя их. Однако этот процесс самоочищения отстает от процесса поступления отходов, которые скапливаются, взаимодействуют друг с другом, образуя новые, иногда еще более вредные соединения, которые попадают в легкие и на кожу людей и животных, подрывая их здоровье, вредят растениям, снижая их способность к фотосинтезу, ускоряют процессы разрушения зданий, сооружений, техники, памятников культуры.

Очень опасно увеличение в атмосфере содержания углекислого газа. Его источниками в атмосфере Земли являются вулканические выбросы, жизнедеятельность биосферы, деятельность человека.

Увеличение углекислого газа является следствием, с одной стороны, сжигания органического топлива (угля, нефтепродуктов и др.), деятельности некоторых промышленных производств, в процессе которой этот газ выделяется, а с другой стороны, рубки лесов — основных его поглотителей. Эти процессы и выбросы других «парниковых» газов существенным образом влияют на изменение климата («парниковый эффект»). Результатом может стать глобальное потепление климата, а его последствиями — таяние ледников, повышение уровня воды в морях, наводнения, засухи, изменения биоты и ряд других явлений. Следует отметить, что тенденции увеличения температуры, наблюдавшиеся в предыдущие годы на территории РФ, в основном сохраняются; среднегодовые, весенние и осенние температуры растут.

Наша сибирская тайга считается международными экспертами одной из основных наземных экосистем — поглотителей углекислого газа. По мнению ученых, именно тайга должна нивелировать 30—40% антропогенных изменений. Начиная с 1990;х гг. тайга «задышала» чересчур активно, даже в светлое время суток, т. е. лес, вместо того чтобы спасать природу от пагубного воздействия цивилизации, сам так же активно, как и промышленность, поставляет углекислый газ (не только ночыо, но и днем).

За последние годы накопление углекислого газа на Земле идет ускоренными темпами, участились температурные аномалии и природные чрезвычайные происшествия. Последствия могут быть самыми разнообразными, как отрицательными, так и положительными, причем с преобладанием тех или других в разных регионах планеты. К отрицательным можно отнести значительное повышение уровня Мирового океана (по оценкам разных ученых от 80 см до нескольких метров) вследствие таяния ледников. Это неизбежно приведет к затоплению побережий, островов и создаст проблемы с эвакуацией жителей, а также промышленного и сельскохозяйственного производства в глубь материков, перестройкой портов и т. п. Другим отрицательным последствием может стать значительное и длительное превышение дневных максимумов температур по сравнению с температурой человеческого тела в густонаселенных районах мира, особенно в Африке, Азии, Южной Америке, что приведет к серьезным проблемам со здоровьем населения и возможностью проживания в этих регионах.

Другую серьезную опасность представляет истощение озонового слоя и появление озоновых дыр не только над полюсами планеты, но и вблизи экватора и в средних широтах. Предположительно этот процесс начался с 1970;х гг. Существует гипотеза его естественного происхождения в связи с особенностями движения восходящих и нисходящих воздушных потоков. Однако экспериментального подтверждения эта гипотеза не получила, и все большее количество ученых склоняется к гипотезе антропогенного воздействия на озоновый слой. Разрушению озонового слоя способствуют такие процессы, как эмитирование веществ в результате человеческой деятельности, разрушающих озоновый слой, широкое применение азотных удобрений, выбросы продуктов сгорания высотной авиацией и космической техникой, извержение вулканов.

Еще одна острая проблема, являющаяся следствием резкого увеличения загрязнения атмосферы в последние десятилетия, — кислотные дожди. Основной причиной их выпадения является попадание в воздух оксидов серы и азота — отходов сгорания любого ископаемого топлива, особенно низкосортного угля и мазута. Образуясь в результате загрязнения атмосферы, кислотные дожди, в свою очередь, загрязняют и губят другие компоненты биосферы — водоемы, леса, почвы, их живое наследие, что отражается на здоровье людей.

Водные ресурсы. Вода составляет большую часть любых организмов, как растительных, так и животных, в частности у человека на ее долю приходится в среднем 60% массы тела. Вода является средой обитания многих организмов, определяет климат и изменение погоды, способствует очищению атмосферы от вредных веществ, растворяет, выщелачивает горные породы и минералы и транспортирует их из одних мест в другие и т. д. Для человека вода имеет не только биологическое, но и производственное значение: она и транспортный путь, и источник энергии, и сырье для получения продукции и др. Особенно много воды потребляет сельское хозяйство. Например, для выращивания 1 т риса требуется 7000 т воды. На земле сосредоточено более 1370 млн куб. км воды, причем 94% — это соленая вода морей, океанов и некоторых озер. Запасы пресной воды на Земле составляют чуть больше 30 млн куб. км. Легкодоступные запасы составляют только 50 тыс. куб. км, а современная потребность человечества составляет около 19 тыс. куб. км. Казалось бы, пока хватает. Но, во-первых, вода нужна не только людям, во-вторых, распределена она по территории Земли крайне неравномерно и большая часть ее приходится на реки и озера, расположенные в малонаселенных местах, например в Сибири. К тому же, вырубая леса и осушая болота, человек способствует перераспределению воды между водоемами суши и океана в пользу последнего.

В большинстве водных объектов России фиксируется ухудшение качества воды, высокий уровень загрязнения из-за сбросов неочищенных сточных вод, перегруженности и низкой эффективности очистных сооружений. Массированное загрязнение рек, озер, грунтовых вод промышленными и сельскохозяйственными отходами серьезно влияет на водообеснеченность.

По данным Минприроды России, в 2014 г. высокое загрязнение (ВЗ) и экстремально высокое загрязнение (ЭВЗ) поверхностных вод было зафиксировано в 49 субъектах РФ: 2958 случаев ВЗ и ЭВЗ (в 2013 г. — 2843)^[1].

Уровни ЭВЗ поверхностных вод имели место в 611 случаях на 98 водных объектах, что на 25% больше, чем в 2013 г. (458 случаев на 103 водных объектах). Высокое загрязнение наблюдалось в 2347 случаях на 309 водных объектах (в 2013 г. — 2385 случаев на 307 водных объектах). Максимальную нагрузку от загрязнения испытывают бассейны рек Оби, Волги и Амура, на долю которых приходится свыше 70% всех случаев ВЗ и ЭВЗ, серьезные экологические проблемы испытывает Азовское море, озеро Байкал, Онежское, Чудское и Ладожское озера, реки Урала и другие водные объекты.

За период наблюдений 2000—2014 гг. на территории РФ постоянное или эпизодическое загрязнение подземных вод выявлено на 2525 участках и на 3487 водозаборах хозяйственно-питьевого назначения.

Некоторые страны вынуждены опреснять морскую воду, что требует больших энергетических затрат. Поэтому не менее важной, чем проблема обеспечения водой, является проблема сохранения ее качества.

Почва. Это поверхностный слой земной коры, обладающий плодородием, образующийся на поверхности Земли в результате взаимодействия живой (органической) и мертвой (неорганической) природы. Пахотные угодья занимают около 1,5 млрд га (10—11% суши), пастбища и сенокосы — приблизительно 3 млрд га (20% суши). Остальная площадь суши — неблагоприятные для сельскохозяйственного использования районы. На каждого жителя планеты приходится в среднем 0,4 га пашни. И эта цифра имеет тенденцию к сокращению, так как численность населения растет. К тому же часть продуктивных земель отводится под жилищное строительство, развитие промышленности и транспорта.

Естественный плодородный слой почвы образуется очень медленно — 1 см за 100 лет. А сильный ветер (пыльная буря) или ливень могут за одни сутки развеять или смыть с поля слой в 1—5 см, а иногда и больше. Этот процесс разрушения почвы, включая образование оврагов, называется эрозией. Сильнее всего эрозии подвержены участки почвы, нарушенные нерациональной хозяйственной деятельностью.

Ежегодно из-за эрозии выбывает из сельскохозяйственного использования более 3% пахотных земель. Много земель выбывает из оборота в результате их засоления при нерациональном поливе.

К еще более серьезным последствиям приводит загрязнение почвы ядохимикатами (пестицидами), применяемыми для борьбы с сорняками (гербицидами), вредителями (инсектицидами) и болезнями (фунгицидами) растений. Из закона физико-химического единства всего живого вещества следует, что вещество (пестициды, ядохимикаты и др.), вредное для одних видов существ (вредителей, микробов), вредно и для всех других, в том числе и для человека, хотя и в разных видах. Тем более что дозы эти постоянно увеличиваются, так как вредители адаптируются к первоначальным небольшим дозам, и нужно все больше химикатов, чтобы их уничтожить, что только усиливает негативные последствия.

Населяющие почву организмы стремятся переработать попадающие в нее вещества-загрязнители, но если последних слишком много или они ядовиты для самих редуцентов, то земля может потерять способность к плодородию. Этот процесс, а также водная и ветровая эрозия почв, приводит к опустыниванию, которое происходит со средней скоростью 7—21 млн га в год.

Практически во всех регионах Российской Федерации сохраняется тенденция к ухудшению состояния почв и земель. Интенсивно развиваются процессы, ведущие к потере плодородия сельскохозяйственных угодий и к выводу их из хозяйственного оборота. Опустыниванием в той или иной мере охвачены 27 субъектов РФ на площади более 100 млн га.

Недра. Экологическое состояние недр определяется прежде всего воздействием на них человеческой деятельности. В современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра огромны. Только за один год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекается и перерабатывается более 150 млрд т горных пород, откачиваются миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов.

Разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты окружающей среды и ее качество в целом. Нет другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью, но силе негативного воздействия на природные экосистемы. Окружающая среда испытывает значительные негативные изменения и при транспортировке минерального сырья, его переработке, строительстве горнорудных предприятий, подземных сооружений и т. д.

Растительный мир. Растения играют в жизни человека важнейшую роль: поставляют кислород и поглощают углекислый газ, служат продуктом питания, являются декоративным и производственным сырьем и т. д. Особое значение для человека имеют леса. Они защищают почву от эрозии, очищают воздух и насыщают его кислородом, являются домом для птиц и зверей, местом отдыха для людей, источником здоровья и эстетического наслаждения. Велико хозяйственное значение лесных ресурсов. Бурное развитие науки и техники не вытеснило древесину, а наоборот, расширило границы ее применения. Оставаясь одним из самых распространенных видов строительного материала и топлива, древесина находит применение и как промышленное сырье.

В настоящее время лесом покрыто 30% суши, и четвертая часть этих запасов приходится на нашу страну. Однако в результате вырубок, превышающих темпы восстановления, пожаров, кислотных дождей, пылегазовых загрязнений воздуха, изменения уровня и загрязнения грунтовых вод — ежегодно гибнет до 1% от общей площади лесов планеты. Под серьезной угрозой находятся леса (особенно хвойные) и в нашей стране.

Животный мир. По данным Всемирного союза охраны природы, с 1600 по 1975 г. с лица Земли исчезло 74 вида и 86 подвидов птиц и 63 вида и 44 подвида млекопитающих. Гибель 75% видов млекопитающих и 86% видов птиц связана с деятельностью человека.

С территории России за последние 400 лет исчезло 9 видов и подвидов млекопитающих и птиц. В частности, тигр считается вымирающим видом, занесен в международную Красную книгу и Красную книгу РФ. Численность тигра на всей планете порядка 3200 особей. Тигры занимают всего лишь 7% от их первоначальных территорий, а ареал обитания за последние 10 лет сократился на 40%. Популяция обитающего в России амурского тигра (в основном, на территории Хабаровского и Приморского краев) в настоящее время составляет 480—540 особей.

Видовое многообразие, обусловленное длительным процессом эволюции, составляет основу целостности экосистем и биосферы в целом. Выпадение нескольких, а иногда даже одного биологического вида, ведет к нарушению этой целостности и может приводить к разрушению экосистем. По мере того как естественные сообщества теряют составляющие их виды, устойчивость и сопротивляемость сообществ антропогенному воздействию снижается. Любой вид живых организмов, даже не используемых человеком, имеет потенциальную ценность, так как сегодня невозможно предсказать, какие именно биологические свойства окажутся полезными и даже незаменимыми для выживания человечества в будущем.

Исчезновение любой популяции, а тем более всего биологического вида — невосполнимая утрата для биоразнообразия Земли и безвозвратно потерянные «возможности» для человечества.

Глобальные экологические проблемы, связанные с изменением климата, потерей биологического разнообразия, опустыниванием и другими негативными для окружающей среды процессами, возрастанием экологического ущерба от стихийных бедствий и техногенных катастроф, загрязнением атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, а также морской среды, затрагивают интересы Российской Федерации и ее граждан. Экологическая ситуация в Российской Федерации характеризуется высоким уровнем негативного воздействия па окружающую среду и значительными экологическими последствиями прошлой экономической деятельности (см. параграф 2.3 учебника). По экспертным оценкам, ежегодно потери величины ВВП России, обусловленные ухудшением качества окружающей среды и связанными с ними экономическими факторами, составляют от 4 до 6%.

Все это указывает на необходимость дальнейшей экологизации природоресурсового законодательства, основной задачей которой является сохранение или восстановление благоприятной окружающей среды, качество которой обеспечивает устойчивое функционирование естественных экологических систем, природных и природно-антропогенных объектов; ресурсоемкое™ (неистощимость), видовое разнообразие и эстетическое богатство.

Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 г. предусматривают совершенствование нормативно-правового обеспечения охраны окружающей среды и экологической безопасности. Правовыми критериями рационального использования природных ресурсов должны служить обеспечение их неистощимости, экологической обоснованности эксплуатации природных богатств при одновременном обеспечении устойчивого развития. Важным вкладом в экологизацию природоресурсового законодательства явилось бы принятие Экологического кодекса России.

Вопросы и задания для самоконтроля

• 1. Дайте характеристику антропогенного воздействия на природные объекты и объекты животного мира.
• 2. Чем обусловлена необходимость экологизации природоресурсового законодательства?

• [1] ВЗ — уровень загрязнения, превышающий ПДК в 3—5 раз для веществ 1 и 2 классов опасности, в 10—50 раз — для веществ 3 и 4 классов и в 30—50 раз — для нефтепродуктов, фенолов, ионов марганца, меди и железа; ЭВЗ — уровень загрязнения, превышающий ПДК в 5 и болеераз для веществ 1 и 2 классов опасности и в 50 и более раз — для веществ 3 и 4 классов.